HOLOGRAM: YOKLUĞUN İÇİNDE “1”LİĞİN VARLIĞI

Bu yazımızda hologram konusunu, 3 bölümde ele alacağız.

Birinci bölümde, holografi tekniğini; ikinci bölümde, holografi ilkesinin düşünsel boyutunu; üçüncü bölümde ise holografik evren kuramı üzerinde duracağız.

1.BÖLÜM

Etimolojik anlamından başlayacak olursak “holografi” kelimesi Yunanca kökenlidir. “Tam,bütün” anlamına gelen “holos” ile “yazma” anlamına gelen “graphen” kelimelerinden türetilmiştir. İşlev açısından “3 boyutlu bilgi kaydetme sistemi” de denebilir.

Holografi, 1947 yılında Dennis Gabor tarafından keşfedildi, hatta bu buluş ona Nobel Ödülü’nü kazandırdı. Gabor, bu çalışma için Fourier Dönüşümü’nden ilham aldı.

Fourier Dönüşümü, her türlü yapıyı kendi dalga boylarına indirgeyebilmeyi ve gerektiğinde yine asıl şekillerine dönüştürebilmeyi sağlayan matematiksel hesaplama yöntemidir. Gabor, buradan yola çıkarak herhangi bir cismin 3 boyutlu görüntüsünü frekanslarına çevirip hologram plakası üzerine kaydedebilmeyi başardı.

Holografi tekniği, dalga desenlerinin girişimine dayanır.

Bir lazer kaynağından gelen ışın, ışın kırıcı tarafından ikiye ayrılır. Bu ışınlardan birisi önce aynaya ulaşır, oradan merceğe yansıtılır. Merceğe gönderilen ışın, cisme temas etmeden hologram plakasına gider. Bu ışınlara “referans dalgalar” denir.

Diğer ışın, önce merceğe, sonra aynaya gelir ve oradan cisme yollanır. Cisimden yansıyan ışınlar, hologram plakasına gönderilir. Bunlara ise “cisim dalgaları” adı verilir.

Böylece farklı iki yoldan gelen ışınlar, hologram plakası üzerinde girişim deseni oluşturur; yani cismin 3 boyutlu görüntüsü, 2 boyutlu bir yüzey üzerine kaydedilmiş olur.

Kayıt sırasında kullanılan frekansta ve aynı açıdan gelen bir lazer ışını hologram plakasına tutulduğunda, cisim 3 boyutlu olarak canlandırılır.

Bir hologram plakasının üzerine, açıları farklı olmak şartıyla sınırsız sayıda kayıt yapılabilir. Çünkü bunlar dalga modelleri olarak kaydedilir, bu yüzden herhangi bir yer kaplamazlar.

Holografinin en önemli özelliği ise her parçasında bütünün bilgisinin kayıtlı olmasıdır. Diğer bir deyişle, hologram plakası kırılsa dahi parçalar bütünün tam görüntüsünü tek başına verir.

2.BÖLÜM

Gerçek(lik) nedir? Gördüğü, duyduğu, tattığı, kokladığı, dokunduğu somut şeyleri gerçek olarak nitelendirme eğilimindedir insanoğlu. Peki “gerçek”ten bu anlamda mıdır “gerçeklik”?

Kuantum fiziği farklı bir yaklaşım getirmiştir bu konuya. “Gerçeklik iki formdadır. Biz bir şeye baktığımız anda onun parçacık hali su yüzüne çıkar. Halbuki suyun altında dalga formunda dolaşmaya devam eder”. Nick herbert, bu durumu dokunduğu her şeyi altına çevirdiğinden dolayı hiçbir zaman nesnelerin gerçek kimliklerine ulaşamayan efsanevi Kral Midas’a benzetmiştir ve der ki: “İnsanoğlu da tıpkı aynı biçimde kuantum gerçekliğinin dokusunu asla deneyimleyemez çünkü dokunduğumuz her şey maddeye dönüşüyor”.

Plazma içindeki elektronlar, bireysel davranışları bir kenara bırakıp, aynı bütünün parçalarıymış gibi organize hareket ederler. Bu, David Bohm için önemli bir durumdu. Elektronlar, gelişigüzel hareketlerden organizasyona davranışlarını nasıl değiştiriyorlardı? Bu davranış Bohm’u, “bütünsellik” ve ”düzen” kavramlarına sevk etti ve “düzen”in göreceli bir kavram olduğunu, aslında bizim için düzensiz gibi görünen sistemlerin kendilerine ait düzenleri olabileceğini düşünmeye başladı.

Hayatta bazı tesadüfler vardır. Başkalarının gözünden kaçan önemsiz şeyler belki de sizin için bir dönüm noktası olabilir, nitekim Bohm’un başına geldiği gibi…

David Bohm

Bohm bu düşüncelerle uğraşırken, bir BBC televizyon programında gösterilen bir aygıtla karşılaştı. Bu aygıt, gliserin dolu bir kavanozdan ve kavanozun içindeki bir silindirden oluşuyordu. Kavanozun içine bir damla mürekkep konulduktan sonra silindir döndürülecek olursa, bu damlanın yayıldığını ve gözden kaybolduğunu, ancak silindir kolu ters yöne çevrildiğinde yayılan mürekkebin yeniden bir damla haline geldiğini gördü. Bohm’ a göre, burada farklı bir “düzen” kavramı söz konusuydu. Plazma içindeki elektronların ve gliserin kavanozundaki mürekkebin “gizli” düzenleri mevcuttu. Her ikisinde de çıplak gözle bakıldığında düzensizlik ön planda iken, daha derine inildikçe aralarındaki gizli düzen fark ediliyordu.

Bohm, bu örneği holografik film parçasına uyarladı. Bu film parçasında da başlangıçta rastgele girişim desenleri gözlemlenirken, bir lazer ışınına tutulduğunda daha derindeki düzen 3 boyutlu olarak karşımıza çıkıyordu.

Böylece Bohm, bütünselliğin statik olmadığını, aksine her şeyi birbirine bağlayan dinamik bir prosesten meydana geldiğini anladı ve “bölünemez bütünselliğin” holistik ilkesi ile her şeyin dinamik bir proses halinde olması fikrini birleştiren “holo-hareket”(“holomovement”) kavramını gündeme getirdi.

Bu kavram en kapsamlı haliyle Bohm tarafından 1980’de yayımlanan “Bütünsellik ve Kapalı Düzen” (“Wholeness and the Implicate Order”) adlı kitapta açıklanmıştır.

Bohm’un bu kitapta yayınladığı fikirlerinin çıkış kaynağı “iki parçacık arasında ışık yılı mesafe bulunsa dahi nasıl oluyordu da birbirlerinin hareketlerine karşılık verebiliyorlardı?” sorusuna dayanır (bu sorunun ortaya atıldığı çalışma ise EPR Paradoksu’dur).

Bohm bu tuhaf davranışın, “gizli” araçlarla üretilebileceğini ve gerçekliğin derinliğinde “gizli” bir düzen oluşturduğunu düşündü ve gerçekliğin bu daha derin halini “Kapalı Düzen” olarak adlandırdı.

“Kapalı Düzen”e göre evrendeki her şey birbirine bağlıdır ve herhangi bir unsur bir diğeri hakkında bilgi verebilir. “Açık Düzen” ise çevremizde gördüğümüz, algılanabilen şeylerin dünyasını temsil eder.

Bu metaforun hologram ile ilişkisini şöyle açıklayabiliriz: hologram plakasına kaydedilen frekansların oluşturduğu girişim deseni, kapalı düzeni; plağın bir ışık kaynağı ile aydınlatılmasıyla ortaya çıkan 3 boyutlu, net görüntü ise açık düzeni temsil eder. Bu iki düzen arasın sürekli bir iletişim ve dönüşüm söz konusudur. Işık kaynağının yansıtıldığı açıya yani gözlemcinin bakış açısına bağlı olarak kapalı düzenden açık düzene dönüşen dinamik bir proses işlemektedir.

Kısaca, görünen dünya gerçektir. Fakat bu gerçeğin tek biçimi değildir. Kuantum fiziğinde dalga-parçacık ikiliğinde belirtildiği gibi gerçeklik de iki formdan oluşmaktadır.

3.BÖLÜM

Nedensellik zinciri… Her şeyin birbirine bir şekilde bağlı olması ve birbirini etkilemesi… Boşuna dememişler: “Öğrenebildiğin kadar çok şey öğren, günün birinde bu bilgileri kullanacağın zaman gelir”, diye.Yeni fikirler nasıl doğuyor? Bilim insanları bir sabah kalkıyor ve “Bugün proton ve nötronu keşfedeyim, yarın da kuark ve gluonların varlığını ilan ederim” mi diyorlar? Hayır.

İlham kaynağı, sadece şairlerde olmaz. Bilim insanları gözlem ve bilgiyi birleştirdikleri zaman da ortaya çıkar. Yerçekimi kuvveti elmanın düşüşünden ilham alınmadı mı? Helikopterlerin mekanizması yusufcuk böceklerinden, radar sistemi yarasalardan…

Kim derdi ki hala çözülememiş özellikleri olan kara deliklerin termodinamiğinden ilham alınarak, kanıtlandığı takdirde, bilim dünyasında yeni bir sayfa açacak kuram elde edileceğini…

Araştırmacılar demiş ki: “Madde, kara deliklere girdiğinde gözden kaybolur. Fakat bir şey nasıl“gözdenkaybolabilir”? Bu durum, maddenin yoktan var olamayacağı, varken de yok olamayacağı ilkesine aykırı değil mi?” Sonra holografik ilke kullanılarak bu paradoks çözüldü çünkü

(2.Bölümdeaçıklanan) bu ilke kara deliklere uyarlandığında ve kara delikentropi formülü de kullanılarak, kara deliklere giren her maddenin ve enerjinin, kara deliklerin 2 boyutlu yüzey alanında bilgi halinde kodlu olabileceği fikri ortaya atıldı. Buradan çıkan sonuç ise tüm evrene uyarlanarak “Holografik Evren Kuramı” gündeme getirildi. Bu tezin kanıtlanması yolunda yapılan matematiksel hesaplamaların, bazı fizik kuramları ile uyuştuğu doğrulanmıştır.

O zaman öncelikle “kara delik” kavramının tanımından ve özelliklerinden başlayalım. Kara delik, Albert Einstein’ın Genel Görelilik Kuramı ile tanımlanan ve ışığın dahi kaçamadığı güçlü bir çekime sahip kozmik cisimdir. Kendisinin bir sıcaklığı ve entropisi vardır.

Entropi ise en temel anlamda, bir sistemin düzensizliğinin ölçüsüdür. 1974 yılında Stephen Hawking tarafından bulunan kara delik entropi formülü aşağıdaki gibidir:

Şimdi bu formülün derinine inelim.

Burada, “S” entropiyi, “A” kara deliğin olay ufkunun alanını, “k” Boltzmann sabitini, “c” ışık hızını, “G” Newton’un kütle çekim sabitini ve “” ise Planck sabitini temsil eder. Formülde kullanılan birimlerin %60’ı sabitlerden oluşmaktadır. “c” ışık hızı ise yaklaşık olarak 3*10e8 m/s dir. Sonuç olarak formüldeki kilitnokta, olay ufkunun alanıdır.

Peki nedir bu olay ufku? Olay ufku, jeodeziklerle tanımlanan bir sınırdır. Jeodezikler, olay ufkundan zor kaçabilen ışınlardır. Bu jeodeziklerin çarpışması halinde kara delik oluşur. Bunlar dinamik yapıda olduklarından kara deliklerin olay ufukları sürekli yükselir.

Formülden görüldüğü üzere entropi, kara deliğin hacmiyle değil, olay ufkunun alanıyla doğru orantılıdır. Diğer bir deyişle, kara deliğe giren herhangi bir madde, kara deliğin hacminde var olmak yerine yüzey alanında yerini alır. Ama nasıl?

Bu sorunun cevabı için çok az yolumuz kaldı.

Kara delikten kaçabilmeyi başaran ışınların oluşturduğu etkiye –onu keşfeden kişiye ithafen- Hawking Radyasyonu(Işıması) denir. Gerard ‘t Hooft, Hawking radyasyonunu inceledi ve bunun yer çekimsel alanının olay ufkunu deforme edebileceğini fark etti. Dört boyutlu bir kara delik için bu deformasyon, parçacıkların yayılımı ve absorbe edilmesi, iki boyutlu bir uzayın ufku ile benzerlik gösterir.

‘t Hooft buradan yola çıkarak, kara deliğin doğru tanımının sicim kuramıyla yapılabileceğini savundu.

Tam az yolumuz kalmışken Sicim Kuramı da nereden çıktı?

Fiziğin en sevdiğim yanı, her şeyin birbirine bağlı olması ve bir konu öğreteceği zaman yanında bonus bilgiler de vermesidir.

Sicim Kuramı’na göre parçalar, sicimler üzerindeki dalgalar olarak açıklanır. Bu kuram, kuantum mekaniği ile genel göreliliği birleştirir.

Kuantum Mekaniği mi? Kuantum mekaniği, molekülleri, atomları ve atomaltı parçacıkları açıklamaya çalışır.

Peki ya genel görelilik? Genel göreliliğe göre bilim kanunları, her ne şekilde hareket ederlerse etsinler, bütün gözlemciler için aynı olmalıdır. Bu kuram, kütle çekim kuvvetini dört boyutlu bir uzay-zaman kapsamında açıklar.

Kütle çekim kuvveti? Doğanın temel dört kuvvetinden en zayıf olanı.

Evet, kara delik için doğru tanımın sicim kuramıyla yapılabileceğini söylemiştik. Bu konuya son noktayı koyarak yeni bir kuramın başlangıcını yapan Leonard Susskind’dır. Susskind’a göre tam tanım, kara deliğin ufuk salınımıdır çünkü sicim teorisinin evren plakaları aslında bir holografik tanımdır.

Sonuç olarak kara delik termodinamiği ile temelleri atılan holografik evren kuramı, tüm evrenin bilgisinin, kara deliklerin yüzey alanı gibi, uzaktaki iki boyutlu bir yüzeye kodlanmış olabileceğini ve fizik yasalarının tıpkı bir lazer ışını etkisi yaparak bu iki boyutlu bilgi kodlarından üç boyutlu görüntüler(yanılsamalar) çıkarabileceğini savunur. Bu kuram hakkında yapılan matematiksel hesaplamalardan, sicim kuramı gibi bazı fizik kuramlarıyla tutarlı sonuçlar elde edilmesine rağmen hala anlaşılamamış alt konular ve çözülmeyi bekleyen sorular vardır.

Acaba “gerçek” ten her şey sadece “hologram” dan mı ibaret…?

Sıradaki kırılma noktasını kim gerçekleştirecek…?

REFERANSLAR

Hawking, S. (2001). The universe in a nutshell(1st ed.). New York: Bantam Books.
Mlodinow, L., & Hawking, S. (2013). The grand design(1st ed.). New York: Bantam Books.
Talbot, M. (1991). The Holographic universe(1st ed.). Grafton Books (HarperCollins).
Griffin, A. (2017). The universe is ‘just a huge hologram’. The Independent. Retrieved from http://www.independent.co.uk/life-style/gadgets-and-tech/news/universe-hologram-holographic-evidence-3d-astrophysics-university-of-southampton-a7553766.html
Clark, S. (2017). Lost in space? A brief guide to the ‘holographic principle’ of the universe. the Guardian. Retrieved from https://www.theguardian.com/science/shortcuts/2017/jan/31/guide-to-holographic-principle-of-universe
nonduality, S. (2017). David Bohm, Implicate Order and Holomovement | Science and Nonduality. Science and Nonduality. Retrieved from https://www.scienceandnonduality.com/david-bohm-implicate-order-and-holomovement/
(2014, March 04). Retrieved from https://youtu.be/ddQdc25KL6k